Рекультивация земель

Земли, на которых в результате хозяйственной деятельности уничтожена растительность, изменены гидрологический режим и рельеф местности, разрушен и загрязнен почвенный покров, при­нято называть нарушенными. Значительный ущерб участкам, при­годным для сельскохозяйственного использования, причиняют от­крытые разработки недр. Образующиеся карьеры глубиной 400— 500 м и отвалы охватывают большие площади.

Вновь использовать такие земли в хозяйственных целях можно только после их восстановления. Процесс восстановления нару­шенных земель называется рекультивацией.

Особая необходимость в рекультивации стала ощущаться при­мерно с 50-х годов. К этому времени относится озеленение метода­ми биологической рекультивации терриконов шахтных угольных разработок в Донбассе (г. Донецк), задернение злаками и некото­рыми бобовыми растениями золоотвалов на тепловых электростан­циях Урала.

Рекультивация земель — сложная проблема. Ее решение в значи­тельной мере зависит от конкретных экологических условий нару­шенных территорий. Для проектирования рекультивационных ра­бот нужны данные о физико-химическом составе грунта, особенно­стях гидрологического режима, форме отвалов, крутизне откосов и т.д.

Предприятиям, организациям и учреждениям вменяется в обя­занность после торфоразработок, горных, строительных и иных ра­бот за их счет приводить нарушенные земли в состояние, пригодное для использования в сельском, лесном и рыбном хозяйстве.

При добыче полезных ископаемых открытым способом, строи­тельстве животноводческих комплексов, создании орошаемых уча­стков и других работах, связанных с нарушением почвенного покрова, необходимо выполнять требования по снятию, хранению и возврату или перемещению верхнего гумусированного слоя почвы на рекультивируемые земли, а при экологической целесообразнос­ти — и на малопродуктивные угодья.

В связи с геолого-поисковыми и промысловыми нефтяными ра­ботами актуальна рекультивация земель, загрязненных нефтью, токсичными по составу промывочными жидкостями, нарушенных буровыми вышками и различными вспомогательными транспорт­ными средствами. Согласно нормативам на каждую скважину отво­дится 2,2 га. На практике же часто выводится из сельскохозяйствен­ного оборота гораздо большая площадь. Особенно много земли по­вреждается при перемещении буровых установок в смонтирован­ном виде большой колонной гусеничных тракторов.

Рекультивационные работы нередко отстают от намеченных планов. Часть переданных во временную эксплуатацию земель ис­пользуется бесхозяйственно и не приводится в состояние, пригод­ное для дальнейшего вовлечения их в сельскохозяйственное произ­водство. Отмечается тенденция увеличения площадей отра­ботанных торфяных месторождений, не переданных землеполь­зователям. В ряде областей выявлены бесхозные карьеры, число которых из года в год растет. Часто землепользователям земли пере­дают в основном после отработки торфяных месторождений, раз­розненными участками, без выполнения необходимых мелио­ративных работ и агрохимических обследований. Создаются труд­ности для проведения своевременной биологической рекуль­тивации и введения этих земель в сельскохозяйственный оборот.

Поля после фрезерной добычи торфа, невыработанные окраины болот осваивают с помощью лесных культур. Фрезерные поля в за­висимости от глубины залегания грунтовых вод делят на низкие, средние и высокие. Все типы полей при мощности торфа до 30 см, а также невыработанные окраины облесяют. На низких полях почву готовят, создавая микроповышения в виде напашных свальных двухпластовых валов. Подготовка почвы на средних и высоких по­лях состоит в глубокой вспашке с последующим дискованием дер­нины и глыбистого торфа. Посадку (весной) начинают через 2— 3 года после выработки торфа. Используют однолетние сеянцы сосны, двух-трехлетние — ели, одно-двулетние — березы и ольхи и укорененные стеблевые черенки тополя. Удобрения вносят из рас­чета Р60-90К90-120.

На низких полях с сапропелевым плодородным торфом форми­руются хорошие сенокосы. Невыработанные окраины осваивают под полевые культуры. Западины и карьеры используют как водо­емы, угодья для дичи и рыбоводства.

При сельскохозяйственном освоении выработанных торфяни­ков нужно проводить известкование. Здесь выращивают овес, вико-овсяную смесь, озимую рожь и др.; получают высокие урожаи раз­личных культур, что позволяет компенсировать затраты на рекуль­тивацию в течение первых 2—3 лет.

На осушенных низинных торфяниках сельскохозяйственные культуры особенно отзывчивы на фосфорные и калийные удоб­рения, а из микроудобрений — на медные.

В Германии мелиорацию маломощных низинных торфяников проводят посредством глубокой вспашки и создания верхнего пес­чаного слоя мощностью 20 см. В Норвегии на низинных торфяных болотах возделывают овес и ячмень, в Швеции выработанные тор­фяные площади трансформируют в сенокосные и ягодные угодья, создают пруды и озера с последующим разведением рыбы или пре­вращают в зоны отдыха. В Финляндии предприятия торфяной промышленности обязаны оставлять торфяники после их выработ­ки в состоянии, пригодном для возделывания зерновых, трав или выращивания леса. Осушенные торфяные болота используют в этой стране под огороды, сады, а торф — в теплично-парниковом хозяйстве.

Бывшие торфяные участки, будучи обводненными, могут ук­рашать ландшафт.

Важную проблему представляет рекультивация отвалов золы электростанций и шлаковых полей металлургических заводов и обогатительных фабрик. Они не только изымают землю из оборота, но и представляют опасность в санитарно-гигиеническом отноше­нии. Поэтому их нужно закреплять и озеленять. Эти отвалы и шламы вследствие дефицита азота и воды зарастают очень медленно. Но достаточно нанести на их поверхность 2—3-сантиметровый слой почвы, как они могут дать урожайность сена 3—5 т/га. При создании слоя плодородной почвы мощ­ностью от 10 до 50 см и внесении повышенных доз удобрений мож­но получать высокие урожаи — 2—4 т/га. Причем на шламовых по­лях, содержащих токсичные соединения, покрытие почвой должно быть более мощным, чем на золоотвалах. Шламовые поля необхо­димо закреплять. Для этого их мульчируют соломой, опилками, древесной корой, различными искусственными стабилизаторами.

В результате горных разработок не только нарушается почвенный покров, меняется рельеф, но и загрязняется атмосфера, изменяется гидрологический режим на прилегающей территории. Снижение уровня грунтовых вод ведет к уменьшению прироста лесов и урожаев полевых культур, вызывает так называемую местную засуху.

Нарушенные территории по физико-химическим свойствам и пригодности к биологическому освоению разделяют на три группы.

1-я группа — потенциально плодородные грунты, пригод­ные для произрастания растений;

2-я группа — грунты, малопригодные для растительности, так называемые индифферентные грунты, которые следует ис­пользовать под облесение;

3-я группа — фитотоксичные грунты, непригодные для ос­воения без проведения химической мелиорации.

Отвалы, будучи неоднородными, весьма разнообразны по сте­пени кислотности и водно-физическим свойствам. Рекультивацию земель, нарушенных горными разработками, проводят в три этапа.

Первый этап — подготовительный, когда обсле­дуют земли, требующие рекультивации, устанавливают ее на­правление, составляют технико-экономическое обоснование и проект рекультивации.

Второй этап — гарно-техническая рекультивация в зависи­мости от условий района может дополняться промежуточной стади­ей — химической мелиорацией. Горно-техническую рекультивацию проводят предприятия, разрабатывающие полезные ископаемые.

Горно-техническая рекультивация включает три стадии работ по формированию рельефа местности.

Первая стадия — селективная выемка и складирование верхнего гумусированного слоя почвы и нетоксичных пород с последующим их использованием для рекультивации.

Вторая стадия — формирование и планирование поверхности отвалов. Под них в первую очередь надо отводить выработанное пространство карьеров, а также овраги и балки.

Участки для отвалов располагают в местах, которые не будут ис­пользованы для горных работ, и на других площадях, выведенных из сельскохозяйственного оборота. Это, как правило, земли с низ­ким плодородием. Надо учесть санитарные требования, предусмот­реть эстетику будущего ландшафта и возможность выполнения от­дельных работ с наименьшими затратами. При условии содержания в отдельных грунтах менее 20 % токсичных пород в случае лесохозяйственного использования достаточно формирования отвалов и их разравнивания, позволяющего механизированно проводить по­садку лесокультур и уход за ними. При сельскохозяйственном осво­ении выполняют планировку бульдозерами, выполаживание отва­лов до состояния, обеспечивающего их постоянную устойчивость.

Третья стадия — формирование плодородного корнеобитаемого слоя для последующего этапа рекультивации — биологического, путем возврата ранее вынутого и складированного в бурты верхнего гумусированного слоя почвы.

Если породы токсичны или соленосны, необходимо применять селективное отвалообразование, которое обеспечивает их захоро­нение в основание отвалов. Затем токсичные или соленосные грун­ты перекрывают экраном — слоем нетоксичной породы (60— 100 см), проводят планировку площади бульдозерами и покрывают гумусированным слоем почвы. Токсичность сульфидсодержащих пород можно снизить химической мелиорацией. Один из спосо­бов — внесение высоких доз извести.

При токсичности грунтов более 40 % рекомендуется проводить полную химическую мелиорацию, причем количество извести в разных районах неодинаково. Например, в Подмосковье для пол­ной мелиорации грунтосмеси достаточно внести 2 % извести, дваж­ды перемешивая ее с мелиорируемым грунтом, на глубину не менее 50—70 см. При содержании 20—40 % токсичных пород применяют частичную мелиорацию, а при содержании их менее 20 % мелиора­цию не проводят.

По окончании мелиоративных работ грунты покрывают селективно вынутым гумусированным слоем. Не предпочтительнее выполнять покрытие нетоксичной материнской породой, а затем на нее наносить гумусированный слой. Помимо так называемого сухого способа покрытия отвалов можно применять гидроспособ, при котором на спланированную поверхность отвалов подают по трубам пульпу из смеси воды и гумусированного слоя почвы.

Третий этап восстановления нарушенных горными раз­работками территорий — биологическая рекультивация. В процессе ее решается задача восстановления плодородия подготовленных горно-технической рекультивацией участков и перевод их в катего­рию полноценных сельскохозяйственных и лесных угодий. Методы биологической рекультивации различны в зависимости от зональ­ных и хозяйственно-экономических условий.

Известны два вида биологической рекультивации: лесная и сель­скохозяйственная. Наиболее экономным видом освоения рекультивируемых земель считается их облесение, поэтому в большинстве стран предпочтение отдается лесной рекультивации.

За год-два до посадки проводят противоэрозионные мероприятия.

Для накопления в верхнем слое органических веществ перед об­лесением высевают люпин. В южных районах хорошие результаты дает посев таких сидератов, как донник и люцерна. Отмечено, что под многолетними травами в грунтах значительно акти­визируются биологические процессы.

По существу, для облесения пригодны почти все вскрышные по­роды. Оптимум рН грунтов для хвойных видов 4,5—6,0, для листвен­ных — 6,0—7,5.

Создание лесонасаждений на отвалах посевом семян древесных пород оказалось неудачным. Семена поедают грызуны, всходы усы­хают. Поэтому рекомендуют посадку древесных пород: хвойных — двулетними, лиственных — однолетними сеянцами. Подбирают местные, аборигенные породы.

В лесной, лесостепной и степной зонах на нетоксичных и потен­циально плодородных вскрышных породах выращивание насажде­ний не представляет особых трудностей. Для Крайнего Севера стра­ны, где естественное возобновление растительности происходит слабо, рекультивация техногенных ландшафтов, подверженных мерзлотным процессам, затруднена и недостаточно разработана. То же относится к районам, где развиты эрозионно-термокарстовые процессы.

На торфяно-болотных разностях почв устойчивыми и быстро­растущими породами оказываются ель, осина, тополь бальзами­ческий и канадский, рябина, смородина черная и красная, ива пя­титычинковая, а на песках — сосна. Мелкозалежные земли с мощ­ностью торфа свыше 0,3 м и минеральные обнажения пригодны для дуба, клена, ясеня, липы и груши.

На Урале выполняют большие работы по лесной и лесопарковой рекультивации. Здесь проводят террасирование склонов, предвари­тельный посев бобовых и злаковых трав с внесением торфа или на­воза, посадку кустарников. В качестве лесообразующих пород ис­пользуют сосну, лиственницу, а вблизи предприятий — березу по-вислую. В Подмосковном угольном бассейне наиболее устойчивы­ми оказались береза повислая и сосна обыкновенная.

Для снижения эрозии на отвалах необходимо создавать дернину. Хорошо показали себя травосмеси из овсяницы, мятлика и волос-неца на предварительно нанесенном 10-сантиметровом слое почвы. Для закрепления склонов можно применять гидропосев трав без предварительного нанесения плодородного слоя. Для закрепления органогенных субстратов и снижения термоэрозии используют мо­рошку, княженику, костянику.

Застройка отвалов, дачное строительство возможны после их усадки — не менее чем через 10 лет после отсыпки, причем, как пра­вило, допускается возведение одноэтажных зданий. В карьерах и на отвалах после их планировки можно строить коллективные гаражи, теплицы для выращивания овощей и шампиньонов.

На нетоксичных вскрышных породах в густонаселенных рай­онах практикуется сельскохозяйственная рекультивация. Подго­товка нарушенных территорий после горно-технической рекульти­вации включает несколько стадий: известкование; рыхление на глу­бину до 60 см; внесение повышенных доз сбалансированных удоб­рений; посев злаково-бобовой травосмеси.

Удобрения применяют после выполнения горно-технической рекультивации, под посев трав и после них. В целом за три этапа вносят 200—250 кг минеральных удобрений при соотношении NРК, равном 2:3:5.

40—60 см. При этом получают урожаи, сравнимые с урожаями на старопахотных землях. Под травы достаточна мощность слоя пло­дородной почвы на отвалах 30 см. Севооборот должен включать че­тыре-пять видов многолетних трав.

В Карагандинском угольном бассейне и на железорудных от­валах для биологической рекультивации используют люцерну, пы­рей ползучий, житняк, донник, мятлик луговой, эспарцет, овсяни­цу, кострец. При этом обязательно проводят полив. Древесно-кустарниковые породы высаживают выборочно в ямы и траншеи с пол­ной заменой инертной минеральной породы гумусированным слоем почвы на глубину распространения основной массы корней.

Карьеры нерудных ископаемых можно, если позволяют гидро­геологические условия, заполнять водой, создавая водохранилища с благоустроенными, озелененными берегами. Здесь можно орга­низовать зоны отдыха для жителей городов. Подобный метод ис­пользования бросовых земель с системой озер преобразует ланд­шафт, улучшает рекреационные условия.

Много земель изымается под застройку городов, но плотность ее, как правило, низкая. При условии уплотнения застройки город­ское и промышленное строительство целесообразно вести на бро­совых или низкобонитетных с точки зрения сельскохозяйственного производства землях. Линии электропередач и трубопроводы раз­личного назначения следует размещать, руководствуясь этим же принципом, располагать вдоль дорог, лесополос, по межам.

Строительство железных, автомобильных дорог, аэродромов также требует много земель. При их сооружении важно соблюдать соответствующие нормы отчуждения земельного фонда, буртовать и хранить верхний плодородный слой почвы, а после окончания строительства возвращать его на нарушенные участки или вывозить на менее плодородные земли. В целом по стране объем земляных работ, связанных с перемещением верхнего плодородного слоя по­чвы, составит несколько миллиардов кубических метров, которые надо максимально, без потерь использовать для улучшения мало­плодородных земель.